技术领域
[0001] 本发明涉及新能源技术领域，尤其涉及一种圆柱电芯侧躺式电池模组以及包含该圆柱电芯侧躺式电池模组的电池系统。
相关背景技术
[0002] 目前，应用于新能源汽车例如混动车型的电池系统的电池能量大多在5kWh与20kWh之间，圆柱电芯的数量相对于纯电动汽车的电池系统要少很多，且圆柱电芯大多采用立式设计。但是在混动电池系统的一些应用场景中例如SUV、MPV及越野车型，由于汽车的底盘较高，其电池包总高度也相对较高，圆柱电芯若采用立式设计，会导致垂直方向上的空间利用率低。对于其他底盘相对较高的纯电动汽车的电池系统，也存在类似的技术问题。
[0003] 因此，急需设计一种适用于底盘相对较高的新能源汽车的电池系统。
具体实施方式
[0034] 为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0035] 如图1和图2所示，本实施例提供一种圆柱电芯侧躺式电池模组200，包括中间框架1、两个子电池模组2和两个托盘3。
[0036] 其中，中间框架1包括主框体和隔板11，主框体由两个水平设置的第一边框12和两个竖直设置的第一边框12垂直连接而成，隔板11位于主框体内并与四个第一边框12垂直连接，且隔板11的两侧分别与主框体形成一个安装槽13。
[0037] 两个子电池模组2，每个子电池模组2包括多个侧躺式圆柱电芯；
[0038] 每个子电池模组2通过一个托盘3安装于其中一个安装槽13内。
[0039] 其中，术语“侧躺”是指圆柱电芯处于水平状态。
[0040] 本实施例采用隔板11将主框体分隔形成两个背向设置的安装槽13，每个安装槽13内安装一个侧躺的子电池模组2，与现有的立式圆柱电芯设计相比，在电池包总高度较高的情况下，可以有效提高垂直高度空间利用率。
[0041] 本实施例中，电池包与电池系统的含义相同。
[0042] 本实施例通过托盘3将两个子电池模组2分别安装于隔板11两侧的安装槽13内，对中间框架1起到一定的保护作用。
[0043] 进一步地，托盘3包括托盘本体31，托盘本体31沿其厚度方向开设有多个第一泄压孔32，侧躺式圆柱电芯与托盘本体31间隙配合，且侧躺式圆柱电芯通过结构胶4与托盘本体31胶接，且侧躺式圆柱电芯的泄压阀正对隔板11和第一泄压孔32，两个托盘3的托盘本体31与隔板11之间间隔设置并形成两个独立的泄压腔14，每个竖直设置的第一边框12沿其厚度方向贯穿有两个第一泄压口15，两个第一泄压口15沿水平方向间隔设置，且每个第一泄压口15与其中一个泄压腔14连通。
[0044] 参考图3和图4，托盘本体31与隔板11之间具有一定间隙，从而形成泄压腔14，从而使中间框架1上的两个子电池模组2分别具有独立的泄压腔14，并在第一边框12上对应每个泄压腔14分别开设独立的第一泄压口15，当其中某个子电池模组2发生热失控时，泄压气体可以直接进入该子电池模组2对应的泄压腔14并经第一泄压口15释放出去，在隔板11的分隔作用，不会蔓延到隔板11另一侧的泄压腔14内影响另一侧的子电池模组2，从而降低了热蔓延风险。
[0045] 具体地，两个竖直设置的第一边框12沿水平方向分别设有两个第一泄压口15，当其中一侧子电池模组2热失控时，泄压气体可以从泄压腔14两个第一泄压口15释放出去，从而可以快速降低泄压腔14内的气体压力。
[0046] 本实施例中，结构胶4是指固定侧躺式圆柱电芯之后已经固化后的形状，由多个圆环连接而成，主要用于将侧躺式圆柱电芯固定于托盘本体31的第一泄压孔32。
[0047] 进一步地，托盘3还包括围设于托盘本体31四周的第二边框33，第二边框33位于托盘本体31靠近侧躺式圆柱电芯的一侧，第二边框33远离托盘本体31的一端向外延伸有连接板34，连接板34位于第一边框12沿其宽度方向的一侧，连接板34通过紧固件与第一边框12固定连接，第二边框33的宽度小于安装槽13的深度。
[0048] 其中，托盘本体31与隔板11之间的距离取决于安装槽13的深度与第二边框33的宽度之间的差值，当第二边框33的宽度小于安装槽13的深度时，可以使托盘本体31与隔板11之间具有一定间隙，即形成泄压腔14。连接板34通过紧固件与第一边框12固定连接之后，可以使泄压腔14的容量保持相对稳定的状态。
[0049] 进一步地，连接板34包括两个长度沿水平方向延伸的第一连接板341和两个长度沿竖直方向延伸的第二连接板342，两个第一连接板341的两端分别与两个第二连接板342的两端连接，第二连接板342通过紧固件与第一边框12固定连接，第二连接板342具有若干朝向远离第一边框12的一侧凹设的吊槽343。
[0050] 可选地，紧固件可以选择螺丝，螺丝的数量为三个，对应地，第二连接板342和第一边框12靠近该第二连接板342的一侧分别间隔开设有三个安装孔，螺丝分别穿过第二连接板342的安装孔和第一边框12上的连接孔旋接固定，从而实现托盘3固定安装于安装槽13内。
[0051] 可选地，每个第二连接板342上的吊槽343的数量为两个，每相邻两个安装孔之间设有一个吊槽343。子电池模组2固定于托盘3上之后，通过吊槽343可以将安装有子电池模组2的托盘3吊装至安装槽13内进行安装固定，安装时，可以将中间框架1放倒，以便于吊装托盘3和子电池模组2。
[0052] 进一步地，为了防止子电池模组2错装，本实施例还在第二连接板342远离第一边框12的一侧设置有指引标志。可选地，该指引标志为向上的箭头，将圆柱电芯侧躺式电池模组200安装至箱体100内时，所有的托盘3上的箭头指向同一个方向即可。
[0053] 进一步地，本实施例的圆柱电芯侧躺式电池模组200还包括两个连接座5，每个竖直设置的第一边框12的外侧安装有一个连接座5，参考图5和图6，连接座5开设有第二泄压口51、第三泄压口52以及位于连接座5内并分别与第二泄压口51、第三泄压口52连通的泄压通道53，第二泄压口51与第一泄压口15连通。
[0054] 本实施例中，连接座5安装于第一边框12的外侧，连接座5与箱体100内侧连接之后，可以实现圆柱电芯侧躺式电池模组200在箱体100内的固定。本实施例结合泄压腔14和第一泄压口15的位置，将该基础上对连接座5的结构进行改进，即连接座5开设第二泄压口51和第三泄压口52以及用于连通该第二泄压口51和第三泄压口52的泄压通道53，从而可以在某个子电池模组2发生热失控时，将对应泄压腔14的泄压气体依次经第一泄压口15、第二泄压口51、泄压通道53和第三泄压口52引出释放。
[0055] 具体地，本实施例中的连接座5与中间框架1的第一边框12焊接固定。
[0056] 进一步地，第二泄压口51位于连接座5邻近第一边框12的一侧，且第二泄压口51的数量为两个，每个第二泄压口51正对其中一个第一泄压口15。
[0057] 本实施例针对每个第一泄压口15在连接座5上均开设一个第二泄压口51，某个子电池模组2发生热失控时，可以独立引出对应泄压腔14内的泄压气体。
[0058] 更进一步地，泄压通道53为独立的两个，每个泄压通道53与一个第二泄压口51连通，第三泄压口52位于连接座5的下侧，第三泄压口52同时与两个泄压通道53连通。
[0059] 本实施例将泄压通道53也设计为独立的两个，即针对每个第二泄压口51设计一个泄压通道53，可以进一步防止子电池模组2热失控时发生热蔓延。
[0060] 可选地，第一泄压口15和第二泄压口51的形状相同，均为类似椭圆形的长孔；连接座5为中空结构，两个泄压通道53的横截面类似于U型结构，两个泄压通道53正对第二泄压口51一侧通过一U型端板54闭合，且泄压通道53靠近U型端板54的下侧与连接座5下侧的第三泄压口52连通。
[0061] 本实施例中，第一边框12具有由内板和外板间隔而成的中空结构，隔板11贯穿第一边框12的内板并与第一边框12的外板连接，第一边框12的中空结构被隔板11分隔成两个子中空结构，每个第一泄压口15与第一边框12的一个子中空结构连通。
[0062] 本实施例中，隔板11也为铝材质的双层板结构，双层板之间具有一定间隙。
[0063] 当某一侧的子电池模组2发生热蔓延时，在对应的泄压腔14内产生泄压气体，泄压气体可以经第一泄压口15进入对应的第一边框12的子中空结构内，不会蔓延到第一边框12的另一侧的子中空结构内，有效降低热失控时对另一侧的第一边框12和子电池模组2产生的影响。
[0064] 本实施例中，每个第一边框12的外板为一体式结构，内板的数量为两个，隔板11的四周与第一边框12的外板的内侧固定连接，且两个内板分别与隔板11的两侧固定连接。
[0065] 进一步地，本实施例的圆柱电芯侧躺式电池模组200还包括绝缘支架6，绝缘支架6安装于托盘3内并正对托盘本体31，绝缘支架6沿其厚度方向贯穿开设有与第一泄压孔32一一对应的过孔61，侧躺式圆柱电芯与过孔61插接配合并通过结构胶4固定。
[0066] 本实施例中，托盘3为铝材，绝缘支架6为塑胶材质。
[0067] 其中，结构胶4用于将绝缘支架6、侧躺式圆柱电芯和托盘本体31固定连接，绝缘支架6可用于支撑侧躺式圆柱电芯，并对侧躺式圆柱电芯和托盘3之间起到绝缘的作用。
[0068] 参考图7和图8，本实施例还提供一种电池系统，包括箱体100，箱体100包括底护板110和位于底护板110一侧并与底护板110的四周固定连接的箱边梁120，箱边梁120为中空结构，箱边梁120与底护板110之间形成容置槽130，电池系统还包括多个并排且间隔位于容置槽130内的如以上实施例所记载的圆柱电芯侧躺式电池模组200，箱边梁120的内周环设有安装台阶140，圆柱电芯侧躺式电池模组200的中间框架1通过连接件与安装台阶140固定连接。
[0069] 本实施例中，箱体100的容置槽130内并排安装有三个圆柱电芯侧躺式电池模组200，当然，本实施例的圆柱电芯侧躺式电池模组200的数量仅用于示例，具体应用时可以根据实际需要和安装条件设计对应尺寸的箱体100和中间框架1，以安装适合数量的圆柱电芯侧躺式电池模组200。
[0070] 本实施例中，圆柱电芯侧躺式电池模组200的长度方向与容置槽130的宽度方向一致，圆柱电芯侧躺式电池模组200的宽度方向以及侧躺式圆柱电芯的长度方向与容置槽130的长度方向一致。
[0071] 本实施例将多个圆柱电芯侧躺式电池模组200安装于箱体100的容置槽130内，组装成电池系统，该电池系统的电池容量大，可以适用于底盘较高的SUV、MPV以及越野车型，包括混动车和纯电动车，该类车型的电池包总高度较高，采用本实施例的电池系统可以提高垂直高度方向的空间利用率。
[0072] 进一步地，连接件包括连接座5，连接座5内设有泄压通道53，连接座5靠近安装台阶140或箱边梁120的一侧开设有与泄压通道53连通的第三泄压口52，安装台阶140为中空结构，该中空结构与箱边梁120的中空结构连通，安装台阶140或箱边梁120靠近连接座5的一侧开设有与第三泄压口52连通的第四泄压口150。
[0073] 其中，连接座5靠近第一边框12的一侧还开设有与第一边框12上的第一泄压口15连通的第二泄压口51，第二泄压口51与泄压通道53连通。本实施例通过第三泄压口52和第四泄压口150将连接座5内的泄压通道53与箱边梁120内的中空结构连通，从而可以将某个子电池模组2发生热失控时的泄压气体通过连接座5内的泄压通道53释放到箱边梁120。
[0074] 进一步地，圆柱电芯侧躺式电池模组200的连接座5通过螺栓与箱体100的安装台阶140固定之后，再通过密封胶对箱体100与圆柱电芯侧躺式电池模组200的连接座5之间的间隙进行密封填充。
[0075] 进一步地，本实施的箱体100还包括盖板160，盖板160与安装于容置槽130内的圆柱电芯侧躺式电池模组200固定连接。具体地，盖板160通过螺丝与圆柱电芯侧躺式电池模组200的中间框架1固定连接。
[0076] 本实施例中，圆柱电芯侧躺式电池模组200的圆柱电芯可以为46XX圆柱电芯或者其他型号的圆柱电芯。圆柱电芯侧躺式电池模组200的两侧子电池模组2采用独立的泄压路径，保证了热安全。
[0077] 本实施例为46XX大圆柱电池系统提供了一种新的概念设计方案。
[0078] 本实施例的电池系统除了适用于混动车型外，还适用于纯电动车型，对于底盘较高的新能源汽车例如SUV、MPV、越野车均适用。
